Главная > Разное > Теплопроводность твердых тел
<< Предыдущий параграф
Следующий параграф >>
<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Макеты страниц

§ 14. Температура внутри Земли

Знание температуры внутри Земли существенно для понимания многих геофизических явлений, например для понимания природы магнитного поля Земли, пластических свойств вещества Земли, а также для выяснения происхождения и причин вулканизма и тектонических движений. Однако если

другие величины, такие, как давление, плотность и упругие свойства, известны настолько хорошо, что спор может идти лишь о различиях в их оценке, составляющих несколько процентов, оценки температур сильно отличаются друг от друга. До сих пор нет достаточно надежного метода определения температуры на основании наблюдений, и поэтому в настоящее время для оценки внутренней температуры приходится прибегать к теоретическим расчетам, основанным на известной величине теплового потока у поверхности, принятом распределении радиоактивных материалов и принятом начальном распределении температур. Такие расчеты произведены в предположении постоянства температуропроводности, хотя решения для «двухслойной» Земли были получены еще Хевисайдом (см. § 8 гл. XII).

В настоящее время придерживаются двух предположений относительно начальной температуры Земли: 1) вначале холодная Земля образовалась в результате слипания твердых частиц и 2) вначале горячая Земля находилась в газообразном состоянии и, постепенно охлаждаясь, перешла в жидкое состояние. «Холодная» Земля должна была бы иметь равномерно распределенную радиоактивность и постоянную начальную температуру и должна была бы разогреться, вероятно, до температуры плавления [39, 40]. При плавлении происходило бы перераспределение радиоактивных материалов, и последующие условия оказались бы очень похожими на условия в первоначально «горячей» Земле. В случае первоначально «горячей» Земли рассмотрение начинается с момента, когда вся она стала жидкой и быстро охлаждалась в результате излучения с поверхности, теплообмен в жидкой внутренней области осуществлялся бы конвекцией и градиент температуры равнялся бы адиабатическому градиенту, примерно равному В этом случае затвердевание началось бы в точке, в которой температура раньше упала до температуры плавления. Поскольку повышение температуры плавления с глубиной (обусловленное повышением давления) примерно равно температура плавления будет сперва достигаться в некоторой точке внутренней области, вероятно, на границе между ядром Земли и ее оболочкой [42]. Далее затвердевание будет распространяться по направлению к поверхности. Таким образом, в данной задаче начальная температура Земли определяется кривой зависимости точки плавления от глубины; для описания этой кривой были предложены различные теоретические формулы [37, 41].

После оценки начальной температуры и распределения радиоактивности расчет последующих температур по существу сводится к интегрированию соотношения (7.7) гл. XIV для случая сферического поверхностного источника. Тот факт, что значительная часть некоторых радиоактивных элементов успела уже распасться, вносит дополнительное усложнение, не учитывавшееся первыми исследователями. В ряде работ приведены численные расчеты, основанные на различных представлениях о внутреннем строении Земли [38, 43].

Следует отметить, что, принимая радиус Земли лет), получим, что параметр равен 0,0022. Данный случай является, таким образом, идеальным для использования

решения, приведенного в § 5 гл. XII, для «малых промежутков времени», что установили еще Хевисайд и Джеффриз. Несмотря на это, многие авторы работали с обычным медленно сходящимся рядом, в котором зачастую необходимо использовать большое число членов. Ряд результатов приведен в §§ 3 и 8 гл. IX.

ЛИТЕРАТУРА

(см. скан)

<< Предыдущий параграф Следующий параграф >>
Оглавление